如何对 .NET Core 程序进行内存泄漏分析

前言

内存泄漏通常表示：一个应用程序的某些对象在完成它的的生命周期后，由于它被其他对象意外引用，导致后续gc无法对它进行回收，长此以往就会导致程序性能的下降以及潜在的 OutOfMemoryException。

这篇我们通过一个内存泄漏工具对 .NET Core 程序进行内存泄漏分析，如果程序是跑在windows上，那直接可以使用 Visual Studio 进行诊断。

检查托管内存使用

在开始分析内存泄漏之前，你一定要有证据证明真的存在内存泄漏，这里可以用 dotnet-counters 来看下应用程序的各个指标来进行验证。

1、将程序跑起来

dotnet run  

2、找出程序的 pid，

dotnet-counters ps  
  
4807 DiagnosticScena /home/user/git/samples/core/diagnostics/DiagnosticScenarios/bin/Debug/netcoreapp3.0/DiagnosticScenarios  

3、使用 monitor 启动监视器，这里的 --refresh-interval 表示刷新间隔

dotnet-counters monitor --refresh-interval 1 -p 4807  
Press p to pause, r to resume, q to quit.  
    Status: Running  
  
[System.Runtime]  
    # of Assemblies Loaded                           118  
    % Time in GC (since last GC)                       0  
    Allocation Rate (Bytes / sec)                 37,896  
    CPU Usage (%)                                      0  
    Exceptions / sec                                   0  
    GC Heap Size (MB)                                  4  
    Gen 0 GC / sec                                     0  
    Gen 0 Size (B)                                     0  
    Gen 1 GC / sec                                     0  
    Gen 1 Size (B)                                     0  
    Gen 2 GC / sec                                     0  
    Gen 2 Size (B)                                     0  
    LOH Size (B)                                       0  
    Monitor Lock Contention Count / sec                0  
    Number of Active Timers                            1  
    ThreadPool Completed Work Items / sec             10  
    ThreadPool Queue Length                            0  
    ThreadPool Threads Count                           1  
    Working Set (MB)                                  83 

重点看一下 GC Heap Size (MB) 指标，可以看到程序启动后当前GC堆内存为 4M，打开链接：https://localhost:5001/api/diagscenario/memleak/20000  后再看看GC堆内存,可以看到一下子就到 30M 了，如下所示：

GC Heap Size (MB)                                 30 

通过对比内存的使用，这下子可以拍胸脯的说，确认内存内存泄漏。

生成dump文件

要想分析程序的内存泄漏，首先要有访问GC堆的权限，这样就可以分析heap内存以及对象之间的关系，然后就可以大胆猜想为啥内存没有得到释放？要想生成 .NET Core 程序的dump文件，可以借助 dotnet-dump 工具。

dotnet-dump collect -p 4807  
Writing minidump with heap to ./core_20190430_185145  
Complete  

分析 core dump

接下来可以使用 dotnet-dump analyze 对已生成的dump文件进行分析。

dotnet-dump analyze core_20190430_185145  

这里的 core_20190430_185145 就是你想要分析的dump名，值得一提的是：如果你遇到了 libdl.so cannot be found 错误，建议以安装一下  libc6-dev package 包。首先我们通过 sos 命令查看 托管堆 上的所有对象统计清单。

> dumpheap -stat  
  
Statistics:  
              MT    Count    TotalSize Class Name  
...  
00007f6c1eeefba8      576        59904 System.Reflection.RuntimeMethodInfo  
00007f6c1dc021c8     1749        95696 System.SByte[]  
00000000008c9db0     3847       116080      Free  
00007f6c1e784a18      175       128640 System.Char[]  
00007f6c1dbf5510      217       133504 System.Object[]  
00007f6c1dc014c0      467       416464 System.Byte[]  
00007f6c21625038        6      4063376 testwebapi.Controllers.Customer[]  
00007f6c20a67498   200000      4800000 testwebapi.Controllers.Customer  
00007f6c1dc00f90   206770     19494060 System.String  
Total 428516 objects  

从输出看，大头都是些 String 和 Customer 对象,然后可以通过 mt 参数来获取该方法表下所有的实例对象。

> dumpheap -mt 00007faddaa50f90  
  
         Address               MT     Size  
...  
00007f6ad09421f8 00007faddaa50f90       94  
...  
00007f6ad0965b20 00007f6c1dc00f90       80  
00007f6ad0965c10 00007f6c1dc00f90       80  
00007f6ad0965d00 00007f6c1dc00f90       80  
00007f6ad0965df0 00007f6c1dc00f90       80  
00007f6ad0965ee0 00007f6c1dc00f90       80  
  
Statistics:  
              MT    Count    TotalSize Class Name  
00007f6c1dc00f90   206770     19494060 System.String  
Total 206770 objects  

接下来可以用 !gcroot 查看某一个string到底被谁持有着？

> gcroot -all 00007f6ad09421f8  
  
Thread 3f68:  
    00007F6795BB58A0 00007F6C1D7D0745 System.Diagnostics.Tracing.CounterGroup.PollForValues() [/_/src/System.Private.CoreLib/shared/System/Diagnostics/Tracing/CounterGroup.cs @ 260]  
        rbx:  (interior)  
            ->  00007F6BDFFFF038 System.Object[]  
            ->  00007F69D0033570 testwebapi.Controllers.Processor  
            ->  00007F69D0033588 testwebapi.Controllers.CustomerCache  
            ->  00007F69D00335A0 System.Collections.Generic.List`1[[testwebapi.Controllers.Customer, DiagnosticScenarios]]  
            ->  00007F6C000148A0 testwebapi.Controllers.Customer[]  
            ->  00007F6AD0942258 testwebapi.Controllers.Customer  
            ->  00007F6AD09421F8 System.String  
  
HandleTable:  
    00007F6C98BB15F8 (pinned handle)  
    -> 00007F6BDFFFF038 System.Object[]  
    -> 00007F69D0033570 testwebapi.Controllers.Processor  
    -> 00007F69D0033588 testwebapi.Controllers.CustomerCache  
    -> 00007F69D00335A0 System.Collections.Generic.List`1[[testwebapi.Controllers.Customer, DiagnosticScenarios]]  
    -> 00007F6C000148A0 testwebapi.Controllers.Customer[]  
    -> 00007F6AD0942258 testwebapi.Controllers.Customer  
    -> 00007F6AD09421F8 System.String  
  
Found 2 roots.  

从string的引用链看，它是被 CustomerCache 所持有，然后就可以到代码中寻找问题啦。

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